输液配药机机械毕业设计.docx
《输液配药机机械毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《输液配药机机械毕业设计.docx（52页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
输液配药机机械毕业设计
输液配药机机械毕业设计
第1章总论
1.1输液配药的现状
临床静脉输液前配制药液时，有如下三种操作方式：
1、操作方式一
将安瓿用器物将顶部打掉，然后左持安瓿和针筒，右手持活塞进行抽吸药物，此动作视抽吸药物的程度可重复几次，待抽吸药物完成后将针筒中的药物注入输液袋中，本过程结束。
2、操作方式二
将装有粉剂的药瓶用带有药液的针筒刺入后注入液体进行稀释溶解，然后由针筒将溶解的液体抽出后再注入输液袋中，本过程完成。
3、操作方式三
将装有水剂的密封药瓶用针筒抽出后再注入输液袋中，本过程完成。
1.2存在的问题
1.2.1改革的必然性
以上三种方式均由人工实现，在集中配液时人工强度大，反复抽吸易污染，多此穿刺输液瓶口会使不溶性微粒数量增加，并且配药过程中无记录和核对程序，潜在的出错几率大，容易造成医患纠纷。
多年来,护理人员一直使用手工操作加药方法来完成配制静脉输液药物的工作,耗时,费力,且不可避免有细菌和多种微粒进入配制的液体内,给临床安全用药带来负面影响。
为解决上述问题,各级医院的医务人员和一些研究人员对配药器具作了许多有益的探索及研制,通过改革加药器具
1.2.2输液配药变革在弦
1、改革目的
不管是哪种模式，提高输液质量，保证患者的用药安全，改变以前静脉用药配置模式，是一场必然到来的变革。
卫生部医院管理研究所药事管理研究部吴永佩主任心里一直在挂念一件事，那就是凝聚着众多药事、医疗专家心血的《静脉用药混合调配质量管理规范（试行）》（以下简称《规范》）送审稿何时能得到国家卫生部批复。
搞了几十年药事工作的吴主任深知这个批复的重要意义。
其实，早在2002年1月21日卫生部颁发的《医疗机构药事管理暂行规定》中就规定：
各医院要根据临床需要逐步建立全肠道外营养和肿瘤化疗药物等静脉液体配置中心，实行集中配置和供应。
这一规定已经打响了我国输液配药“革命”的第一枪，只不过这一规定只是针对特殊或有毒药物的配制模式和方法。
此次《规范》送审稿则对医疗机构静脉用药调配中心（室）的机构与人员、环境、设施与设备、药品和物料、卫生与消毒、静脉用药调配质量管理等都进行了详细的规定和要求。
结合我国医疗机构输液配药的现状来看，一旦该《规范》得到批复，上升为国家“意志”，获准在全国实施，我国静脉用药调配工作从此将有完善的理论和法规依据，一场医疗行业输液配药的“变革”亦将大规模展开。
2、传统配药模式的弊端
目前，国内绝大多数医院的静脉输液配药模式都是这样的：
医师下完医嘱，护士负责配制并完成对患者的输液操作。
由于时间和空间的限制，护士配药通常都是在开放的、空气净化装置不完善的治疗室进行。
仔细研究这种工作模式，你会发现，其每一环节都存在诸多弊端。
首先是流程问题。
由于新药层出不穷，药物之间的配伍越来越复杂，同时医生相对缺乏药学知识，这使得医生在有些情况下很难确保用药方案的合理性。
负责配药的护士往往又无药学背景，她们对多种药物混合时药物之间相互作用的认识有限，往往只看表面，凭经验配制。
在这种流程中，具有一定药学知识的药师没能才尽其用。
其次是环境问题。
护士在开放的治疗室里配药，由于这些地方空气中的微粒、热原和活性微生物等普遍存在，极易造成药液配置污染，进而造成病人输液感染。
另外，在开放的环境下配置肠外营养液或抗癌药物时，这些药液散发出来的有毒气体也会对医务人员以及患者的健康产生一定的影响。
据北京朝阳医院药剂科主任王鹤尧介绍说，护士在开放环境中配置环磷酰胺等细胞毒性药物后，由于药物微粒、药液气溶胶等扩散到空气中，人体通过呼吸或皮肤吸附而吸收，在72小时后还能从配药护士的尿中检测出残留的环磷酰胺。
有毒药品的气体挥发，不仅会让护士站受到污染，而且护士站近旁的病房也会受到影响。
据卫生部药品不良反应检测中心推算，我国每年因药品不良反应而住院的病人有250万人，在住院病人中，每年约有19.2万人死于药品不良反应。
在这些住院或死于药品不良反应的人中，输液环节发生问题的达10%。
广西南宁市医院曾对院内367例输液反应的残留药液进行检测，热源和细菌阳性率高达73.3%和81.2%，而未配药前同批次的药液检测却是合格的。
无论是流程，还是环境，传统的静脉用药配置工作模式已经不再适应医疗行业的发展。
产生这一问题的一个很重要因素是我国长期以来不重视微生物感染问题。
据从事空气微生物研究多年的中华预防医学会空气微生物学会副主任委员于玺华教授介绍说：
“我国一直没有出台医疗环境空气净化的相关标准，现在许多医院也因为实际工作环境达不到要求而反对出台这样的标准，其实这是不正确的，站在国家利益和医疗科学的立场上，医疗环境空气净化的标准迟早要出台的。
不过，在整个医疗环境空气净化标准出台以前，要改变目前静脉用药调配工作的弊端，则只能寄希望于改善这个环节的小环境了。
”
改变输液配药这个环节的“环境”，这正是吴永佩主任等一班专家努力的目标。
如何改变输液配药环节的环境，在相关经验不足的情况下，我们可以看看发达国家在这方面的经验与做法。
3、国外：
建立静脉用药调配中心
为规范临床静脉用药调配工作，提高输液质量，预防职业暴露，促进静脉用药的合理使用，保障患者的用药安全，国外医疗行业普遍采取了建立静脉用药调配中心的做法。
1969年，世界上第一个静脉用药调配中心建于美国俄亥俄州州立大学医院。
随后，美国及欧洲各国的医院纷纷建立了自己的静脉用药调配中心。
这些中心建立后，随着无菌技术的发展，过去由于输液配置中失误或污染造成对患者的伤害，已从上个世纪70年代的20%降至如今的10%以下了。
迄今，美国93%的营利性医院、100%的非营利性医院都建有规模不等的静脉用药调配中心。
欧洲、澳大利亚和日本的大型医院也都建有自己的“静脉用药调配中心”（见表1）。
目前，在欧美发达国家，不但大型医院建有自己的静脉用药调配中心，而且，一些国家开始探索建立地区性静脉用药调配中心。
这种静脉用药调配中心可以为诊所、社区卫生服务体系以及小型医院提供输液配药服务，如美国Carilion配置中心就可为该地区的3家医院和1家社区健康服务中心提供配药服务。
静脉用药调配中心的建设不仅在国外的大医院非常普及，而且他们对静脉用药调配中心的工作环境做了详细的规定。
1992年，美国药典委员会（USP）提出了静脉无菌配制的指南草案。
这一草案经修订后被命名为USP<1206>，为全美静脉用药调配中心配置自用灭菌药物制剂提供了操作标准和指南。
1993年，美国医院药师协会（AHSP）发表了药房无菌配置产品的质量保证技术帮助公告（TAB），规定了无菌制剂配置的质量等级和限度。
此外，美国药典委员会（USP）还颁布了USP第<797>章，这是第一个政府强制性的无菌配置规定，已经在2004年1月实行。
以上这些组织仍在不断地研究和探索，他们希望找出更适合静脉用药调配中心管理的相关法则和技术标准，以促进静脉用药调配中心更好的发展，为治疗人类疾病服务。
西方发达国家对静脉用药调配环境进行了“彻底的革命”，这给我国医疗工作者解决这方面的问题带来了启示。
4、配药中心能否“燎原”
静脉用药调配中心是西方发达国家解决静脉用药调配工作必不可少的一部分，但在我国还是新生事物。
1999年，我国第一个静脉用药调配中心在上海市静安区中心医院建立。
此后，上海、广东、山东、北京及其他省市的许多大型三甲医院开始相继建立自己的静脉用药调配中心。
迄今为止，全国已建立静脉用药调配中心超过100家，这其中，山东济南齐鲁医院、北京朝阳医院、北京大学第三附属医院、北京安贞医院、上海交通大学附属瑞金医院等静脉用药调配中心的设备、流程、管理、技术操作和配药品种数量等均处于国内领先水平。
国内虽然有100多家静脉用药调配中心，但这些静脉用药调配中心的建立还只是各个医院根据自己的实际情况和国外相关经验建成的，还处于各自为战、摸索前进的状态。
国内大型三甲医院众多，静脉用药调配中心建设能否“燎原”，业界还存有许多争议，也有许多亟待克服的障碍。
北京大学第三附属医院药剂科副主任张晓乐向记者讲述了国内医院建立静脉用药调配中心的困境：
“首先是要有需求和实力，建造一个静脉用药调配中心投资巨大，消耗不菲，必须是配药量大，同时又有经济实力的医院，才会建设这样的中心；其次是认识问题，国内大型医院众多，但建立静脉用药调配中心的医院还只是少数，有些大型医院虽然有这样的需求，但如果认识不到建设静脉用药调配中心的益处，他们也不会投资建设的；第三是标准问题，虽然2002年1月21日，卫生部颁布的《医疗机构药事管理暂行规定》中规定：
各医院要根据临床需要逐步建立全肠道外营养和肿瘤化疗药物等静脉液体配置中心，实行集中配置和供应，但该规定并没有对这些中心的硬件、软件等条件进行更详细的要求，也没有对其他静脉用药配置进行规定；第四是收费问题，由于国家对医疗服务项目收费控制很严，通过静脉用药调配中心配药收取费用国家还没有明文规定，没有经济收益作保障，许多医院缺乏建立静脉用药调配中心的经济动力。
”
据吴永佩主任介绍，《规范》对医疗机构静脉用药调配中心（室）的机构与人员、环境、设施与设备、药品和物料、卫生与消毒、静脉用药调配质量管理等都有详细的规定和要求。
随着《规范》的批复、出台，同时，吴永佩主任等人也在积极地向有关部门提交有关静脉用药调配中心配药费用收取标准的意见，这也将有助于在一定程度上扫除我国目前建立静脉药物配置中心的障碍。
作为新生事物的静脉用药调配中心，虽然存在这样那样的问题，但是它也有自己的优势。
如优化人力资源配置，节约护理人员，把时间还给护士，把护士还给病人，使药师从单纯发药等简单重复劳动中解放出来，充分发挥其各自专业优势；促进临床药学全新的发展，药师通过审方、合理用药设计、参与临床查房、收集药品不良反应（ADR）信息、参与制定用药方案、确保用药安全等（参见表2）。
国内各大医院静脉用药调配中心之所以没有在大医院中得到普及，国家要求、行业标准限制只是其中一方面，还有很重要的一个因素是各大医院对静脉用药调配中心的建立认识还不够全面。
如果各个医院能意识到建立“静脉用药调配中心”在提高医疗质量和医院管理水平方面的巨大推动作用（参见P66《齐鲁医院PIVAS效益分析》），没有国家要求和行业标准的规定，他们自然也会有积极性和动力来推动静脉用药调配中心的建设。
1.3智能化临床输液配药机所需实现的功能
1、有自动化控制配药来替代人工操作，提高效率，减少出错机会，避免人为污染。
2、具有记录配药的功能：
显示病人姓名，编号，药物清单，配药员信息，总量等。
3、对所配药物有基本的核对和检测功能，如澄明度的检测，在发现有不符合配药要求的情况下可自动报警。
4、对有配伍禁忌的药物有自动报警功能，对所配药物的母液和配药有核对功能。
5、整个操作动作空间必须在具有一定等级的净化空间完成，即机器必须是在封闭净化工作台上进行工作。
6、本设备必须具有容易自我清洁的功能和特点。
对操作人员应该有权限设置。
7、为了更好地深广开展静脉配药中心工作，分析传统输液流程的安全隐患，针对性地采取防范措施；全方位、全程的无缝隙服务患者；使之延伸为人文特色的温馨护理。
为护患创造一个安全洁净、温馨舒适的科学配药新模式，提高了医患的满意度，适应了医疗行业的发展。
证实了大小型洁净工作系统的应用使静脉输液向快捷性、准确性、安全性方向发展；深化了护理内涵；优化了工作流程，建立了医院的良好服务形象。
1.4本次设计的要求
1、图纸要求
提交完整的机构装配图及主要零部件图。
图纸绘制符合国家标准，要有完备的尺寸和精度、形位精度、表面粗糙度、装配关系及其他技术要求。
零件图不能全画成同一类零件（比如轴类），各种类型的代表零件都需要有。
2、图量要求
工程绘图量不少于折合成图幅为A0号的图纸2张，计算机辅助绘图和手工绘图均应具备。
3、设计说明书要求
字数至少1万字（字数为不含插图折合字数），要求有完备合理的设计方案，必要的设计计算和校核部分。
说明书用词恰当，撰写格式符合本专业毕业设计模板。
4、查阅和检索资料要求
文献类6篇以上，其中近五年的文献类资料3篇以上。
5、设计要求
本次为输液配药机机械部分设计，总体要求能够实现配药过程。
第2章方案的比较和确定
2.1方案一
瓶子的装夹用固定式的，动作用齿轮齿条来完成。
摇动用凸轮。
如图2-1
图2-1方案一装配简图
方案一为最初方案，其中部分内容和方案二相同。
2.2方案二
2.2.1总装配图
瓶子装夹可调，动作用液压装置来完成。
摇动用凸轮。
如图2-2
2.2.2各部分的动作实现
粉济瓶的装夹和摇动，及蒸馏水瓶的安装。
如图2-3
用半圆弧的结构夹药瓶，可以实现自动对中，用一块板保证瓶口在同一平面上，定位上下方向的自由度。
电机带动凸轮转动，使药瓶上下移动，把药摇匀。
停止时，整个夹持机构由于重力，停在最下方，可以方便的控制注射器的位置，来吸药。
图2-2方案二装配简图
简图
图2-3粉济瓶的装夹和摇动，及蒸馏水瓶的安装图
简图
凸轮使药瓶上下移动，把药摇匀。
如图2-4
药瓶装夹图。
如图2-5
注射器的左右上下移动及翻转，活塞的运动。
如图2-6
输液袋的安装，安瓿瓶的安装，开口，及倾斜。
如图2-7
当瓶子高度比针的长度大时，就得使瓶子和针同时倾斜以完成吸药
图2-5药瓶装夹图
简图
图2-4凸轮简图
简图
图2-7安瓿瓶安装简图
图2-6注射器运动简图
简图
凸轮的设计。
如图2-8
图2-8凸轮的设计简图
凸轮设计的具体做法见参考文献5-P172。
2.3方案三
2.3.1方案三总装配图。
方案三夹瓶器用的是框架式电磁铁，西林瓶和安瓿瓶都放在圆形转盘上。
从而注射器少去了一个旋转运动，注射器的装夹也有所改变。
主视图如图2-9，俯视图如图2-10，左视图如图2-11。
图2-9主视图简图
图2-10俯视图简图
图2-11左视图简图
2.3.2各部分动作的实现
框架式电磁铁夹瓶器。
如图2-12
西林瓶在转盘上的安放方式，安瓿瓶与之相同。
如图2-13
注射器的装夹。
如图2-14
注射器的运动。
下面的液压缸使整个装置上下运动，步进电机让注射器旋转。
如图2-15
图2-12框架式电磁铁夹瓶器
图2-13西林瓶在转盘上的安放方式
图2-14注射器的装夹
图2-15注射器的运动
2.4方案的选择
1、方案一与方案二的比较
由于瓶子的规格很多，装夹瓶子用可调的更好，考虑到精度的因素，动作用液压装置来驱动更合理。
方案二更好。
2、方案二与方案三的比较
方案二中，西林瓶的振动是用的凸轮机构，方案三中用的是一个圆形的转盘，圆盘一转一停来实现振动，方案二中的凸轮机构加工困难，精度不易保证，动力也没有圆盘回转平稳。
并且因为振动换成转盘式的，注射器就不用左右移动，可以减少一个运动的控制。
方案二中的夹瓶器先用的是液压缸驱动，方案三中用的是框架式电磁铁，二都比较，液压缸成本相对较高，且体积较大控制复杂，框架式电磁铁只需要控制通断电即可。
3、方案三可行
综上所述方案三可行，在设计过程中也是按照方案一二三的顺序设计方案的。
通过各方面的对比，最终采用的方案三。
第3章主要零部件的选择设计及计算
3.1总装配图及部件装配图
总装配图PYJ。
如图3-1
部件装配图PYJ.11。
如图3-2
部件装配图PYJ.12。
如图3-3
部件装配图PYJ.13。
如图3-4
图3-1总装配图PYJ
图3-2部件装配图PYJ.11
图3-3部件装配图PYJ.12
图3-4部件装配图PYJ.13
3.2轴的装配尺寸及公差
3.2.1图形关系
轴1的零件图。
如图3-5
图3-5零件图轴1
轴1的装配尺寸。
如图3-6、3-7
图3-6轴1的装配尺寸
图3-7轴1的装配尺寸
3.2.2查表以及计算
轴的基本尺寸φ55，φ55确定以后，选择的轴承。
因为轴承是标准件，所以选用的基孔制（参照参考文献2-P51）。
配合公差为φ55H7/m6（参照参考文献6-P202）。
又由参考文献2-P39表3-2标准公差数值查得公差为0.02mm；表3-3轴的基本偏差数值查得下偏差为ei=+0.01mm。
所以上偏差为es=+0.03mm。
轴的基本尺寸φ60，φ60确定以后。
因为基准制的选择中一般先选择基孔制。
（参照参考文献2-P51）。
配合公差为φ60H7/js6。
又由参考文献2-P39表3-2标准公差数值查得公差为0.02mm；js为对称偏差，上下偏差相等，下偏差为ei=-0.01mm。
所以上偏差为es=+0.01mm。
其他公差的确定与上面的类似。
材料的选择，轴1的材料为优质碳素结构钢50Mn。
其特性及应用为：
弹性、强度、硬度均高，多在淬火与回火后应用，在某些情况下也可在正火后应用，焊接性差，用于制造耐磨性要求很高、在高负荷作用下的热处理零件，如齿轮、齿轮轴、摩擦盘和截面在80mm以下的心轴等（参照参考文献6-P134表10.5优质碳素结构钢的机械性能）。
3.2.3校核强度
T=9.7（电机的最大转矩）
WT=0.2D^3=0.2*13*13*13=439（参照参考文献5-58）
τmax=T/WT=9.7*10^（-3）*10^6/439=22MPa<[τ]=0.8[ρ]=0.8*620=496Mpa
（参照参考文献5-51）[ρ]=620Mpa（参照参考文献6-134）
3.3轴承的选择
轴承的装配关系图。
如图3-8
图3-8轴承的装配关系图
轴承的选择计算
轴承的承重质量为轴1及轴1上所装配的零件的质量和。
轴1及轴上零件质量总和的计算：
M=MPJY-105+MPJY-2+MPJY-3+MPJY-4+MPJY.11+MPJY.13
=0.362+0.94+26.85+0.59+10.374+10.234
=49.53kg
注：
其中各个零件及装配质量见后面第4章-4.2各零件的质量计量
及装配图的质量计算。
推力圆柱滚子轴承81111Ca=56.5Coa=215转速N=20r/min寿命Lh=3000h
因Fr=0由参考文献7-P427查得Pa=Fa=PoaA=0.002
根据式p232P=[（FN*FT）/（FH*FM*FD）]*Ca查得FN=1.166FH=1.710FM=1.5FT=FD=1
Fa=pa=Poa=1.166*1*56.5/（1.710*1.5*1）=25.68
Coa/1000=0.215≤Famin=500N=0.5kN>A*N*N/（1000*1000）=0.005*20*20/（1000*1000）=0.000002
Co=So*Po=Fa=0.500其他轴承的选择与此类似。
3.4电机的选择
3.4.1确定电机转矩的方法
滚动轴承的摩擦系数与润滑
一般条件稳定旋转摩擦系数参考值所示滑动轴承一般0.010.020.10.2各类轴承摩擦系数轴承型式摩擦系数.为便于与滑动轴承比较，滚动轴承的摩擦力矩可按轴承内径由下式计算：
M=uPd/2（M：
摩擦力矩，mN.m；u：
摩擦系数，表1；P：
轴承负荷，N；d：
轴承公称内径，mm）。
摩擦系数u受轴承型式、轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大，一般条件下稳定旋转时的摩擦系数参考值如下所示。
对于滑动轴承，一般u=0.01-0.02，有时也达0.1-0.2。
复合轴承摩擦系数：
0.03~0.18
轴承型式摩擦系数u
深沟球轴承 0.0010-0.0015
角接触球轴承 0.0012-0.0020
调心球轴承0.0008-0.0012
圆柱滚子轴承 0.0008-0.0012
满装型滚针轴承 0.0025-0.0035
带保持架滚针轴承0.0020-0.0030
圆锥滚子轴承 0.0017-0.0025
调心滚子轴承 0.0020-0.0025
推力球轴承 0.0010-0.0015
推力调心滚子轴承0.0020-0.0025
滚动轴承润滑方式的选择
滚动轴承是一种重要的机械元件，一台机械设备的性能能否充分发挥出来要取决于轴承的润滑是否适当，可以说，润滑是保证轴承正常运转的必要条件，它对于提高轴承的承载能力和使用寿命起着重要作用。
不论采用何种润滑形式，润滑在滚动轴承中都能起到如下作用：
（1）减少金属间的摩擦，减缓其磨损。
（2）油膜的形成增大接触面积，减小接触应力。
（3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间地正常运转，延长疲劳寿命。
（4）消除摩擦热，降低轴承工作表面温度，防止烧伤。
（5）起防尘、防锈、防蚀作用。
因此，正确地润滑对滚动轴承的正常运转非常重要。
滚动轴承的润滑设计的内容主要包括：
合理的润滑方法的确定，润滑剂的正确选用，润滑剂用量的定量汁算及换油周期的确定。
滚动轴承润滑一般可以根据使用的润滑剂种类分为油润滑、脂润滑和和固体润滑三大类。
其中油润滑具有比其他润滑方式更宽的温度使用范围，更适用于高速和高负荷条件下工作的轴承；同时，由于油润滑还具有设备保养和润滑剂更换方便、系统中摩擦副如齿轮等可以同时润滑的优点，所以迄今为止，轴承使用油润滑最为普遍。
脂润滑具有密封装置简易、维修费用低以及润滑脂成本较低等优点，在低速、中速、中温运转的轴承中使用很普遍。
特别是近年来抗磨添加剂的问世，提高了脂的润滑性能，使脂润滑得到了更广泛的应用。
如果使用油润滑和脂润滑达不到轴承所要求的润滑条件，或无法满足特定的工作条件时，则可以使用固体润滑剂，或设法提高轴承自身的润滑性能。
3.4.2电机转矩的计算与选择
电机要克服的转矩：
1、轴1与其上面的零件对轴承的压力产生的摩擦力产生的转矩。
2、电磁铁的电线的弹性拉力产生的转矩。
计算如下：
M=uPd/2=0.002*500*30=30mN.M=0.03NM
F=M/r=2M/d=0.018*2/（60*10^-3）=0.6N
P=πFDn/（60*10^6）=3.14*0.6*60*20/（60*10^6）=0.03768W
考虑到电磁铁的电线的弹性拉力产生的转矩，和转动惯量的因素，选择的电机参数如下表。
型号：
86BH2A118-308
2相混合式步进电机
86系列电机
绝缘电阻:
500VDC100MMin
轴向间隙:
0.10.3mm
径向跳动:
0.02mmMax
温升:
65KMax
绝缘强度:
550V50Hz1Minute
环境温度:
-20C+55C
绝缘等级:
B
型号
步距角（）
保持转矩
（Nm）
静态相电流（A）
相电阻（）
相电感（mH）
转动惯量
（g.cm.s2）
重量（Kg）
86BH2A65-408
1.8
3.5
4
0.7
3.9
1000
1.7
86BH2A80-404
5
4
0.8
6.6
1400
2.3
86BH2A118-308
9.7
3
1.2
11.5
2700
3.8
86BH2A156-658
13
6.5
0.56
6.4
4000
5.4
安装尺寸图
型号
L:
长度
型号
L:
长度
86BH2A65-408
65mm
86BH2A118-308
118mm
86BH2A80-404
80mm
86BH2A156-658
15
升级会员 